سامانه های نوین تامین انرژی در جهان را بهتر بشناسیم

سامانه های نوین تامین انرژی و منابع جایگزین انرژی در جهان به سرعت در حال افزایش هستند…

در بخش انرژی، منابع سوخت فسیلی به دلیل قیمت نسبتاً پایین، جزو منابع اصلی انرژی می شدند. با این حال، پیش بینی می شود تقاضای سامانه های نوین تامین انرژی در جهان در آینده افزایش یابد و ما دیگر نمی توانیم به منابع انرژی محدود که آلاینده های محیط زیست را هم وارد اکوسیستم ها می کنند، اعتماد کنیم. در دهه گذشته، شاهد تغییر مثبتی به سمت گسترش ظرفیت انرژی های تجدیدپذیر بوده ایم. این تغییرات هم در سطح محلی و هم در سطح جهانی قابل توجه بوده است. در مقالات قبلی هم بارها درباره منابع انرژی پاک، انرژی نو، باتری فلز-هوا و …. بسیار صحبت کرده ایم.

پنل های خورشیدی، توربین های بادی و امواج دریا برای توربین های برق- آبی از جمله فناوری های جایگزین انرژی های تجدیدناپذیر هستند که نیازهای آینده انرژی جوامع را تأمین می کنند. اینها را می توان سامانه های نوین تامین انرژی در جهان برای نسل جدید معرفی کرد. وابستگی ما به گاز طبیعی و نفت، بزرگترین دلیل صدمه به محیط زیست است و تنها در بخش انرژی، باعث افزایش 7/1 درصدی گازهای دی اکسید کربن در جو می باشد. بدین وسیله، منابع انرژی جایگزین که به آنها انرژی پاک می گوییم، تمرکز اصلی برای جلوگیری از تأثیرات بیشتر تغییرات آب و هوایی بر روی سیاره زمین خواهد بود.

سه منبع انرژی جایگزین (سامانه های نوین تامین انرژی) با بیشترین درصد عبارتند از:

• نیروگاه برق آبی با ظرفیت 172/1 گیگاوات که تقریباً نیمی از کل مقدار مورد نیاز است.
• انرژی باد در خشکی و دریا با ظرفیت 564 گیگاوات، در رده دوم قرار دارد.
• ظرفیت انرژی خورشیدی کمی کمتر است ؛ 480 گیگاوات، ظرفیتی است که بین انرژی فتوولتائیک خورشیدی و توان حرارتی خورشیدی، تقسیم شده است.

پیش بینی می شود سامانه های نوین تامین انرژی تا سال 2023 در هر بخش گسترش یابد. بخش برق با 30٪ ، بیشترین سهم را دارد و در مسیر کربن زدایی، برق به حامل اصلی انرژی تبدیل می شود و قسمت عمده آن از طریق انرژی های تجدید پذیر تولید می گردد. انرژی های گرمايش با 12٪ در رده دوم قرار دارد و بخش حمل و نقل با تنها 8/3٪ از منابع انرژی تجدیدپذیر، در جايگاه آخر قرار می گیرد.

بررسی سرمایه گذاری در سامانه های نوین تامین انرژی برای جهان در سال 2019

طبق برنامه ریزی های تعیین شده در توافقنامه پاریس، سرمایه گذاری جمعی در انرژی ها سبز (سامانه های نوین تامین انرژی) باید در حدود 2٪ (متوسط) تولید ناخالص داخلی سالانه در آن دوره برسد.

استقبال از منابع انرژی جایگزین، باعث کاهش هزینه ها به ویژه برای انرژی خورشیدی شده است. طبق گزارش ها در سال 2019، به استثنای انرژی برق، بیشتر از 50 مگاوات، سرمایه گذاری جهانی در ظرفیت های جدید از منابع انرژی به 9/288 میلیارد دلار رسیده است. کشورهای پیشرفته نظیر چین و آمریکا برای این سرمایه گذاری ها، محدودیت هایی را متناسب با ظرفیت های داخلی کشورهای خود تعیین کرده اند.

دامنه تغییرات و نوسانات سامانه های نوین تامین انرژی در آینده

استفاده گسترده تر از منابع جایگزین انرژی، به کارآتر شدن فن آوری های تجدیدپذیر و بازسازی صنعت لوازم الکتریکی بستگی دارد. با استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر، تولید انرژی پاک در سطح داخلی با فناوری هایی نظیر پنل های خورشیدی، پمپ های حرارتی و دیگ های بخار یا زیست توده (بیومس) امکان پذیر است. به منظور استفاده از سامانه های نوین تامین انرژی که بیشتر به آب و هوا بستگی دارند، هنوز راه حل های بهتری برای ذخیره انرژی ارائه نشده است. البته نسل جدید انواع باتری ها نظیر باتری فلز-هوا به عنوان ابزارهایی برای ذخیره انرژی هستند نه تولید برق از منبع تجدیدپذیر.

انتخاب زمین و جمعیت در حال رشد، دو فاکتور در بهره برداری از سامانه های نوین تامین انرژی

گفته می شود که رشد جمعیت به بیشتر از 9 میلیارد در جهان رسیده است. تا سال 2050، استفاده گسترده از پروژه های وسیع تر که از انرژی خورشیدی بهره برداری می کنند، ممکن است راه حل ایده آلی نباشد؛ زیرا این کار، زمین های زیادی را اشغال می کند. به حداقل رساندن اشغال زمین ها برای این سامانه های نوین تامین انرژی، بسیار مهم است. به نظر می رسد که طراحی فن آوری های کارآمد تر مانند مبدل های انرژی باد، سیستم های بهتری برای تأمین انرژی از منابع تجدیدپذیر باشند!

انرژی باد در حال حاضر یکی از مهمترین منابع انرژی جایگزین در کشور انگلستان است و تقریباً 4 میلیون منبع را تأمین می کند. نقص در طراحی توربین های بادی فعلی، پتانسیل استفاده از نیروی باد را محدود می کند. فناوری ها در آینده برای راه اندازی سامانه های نوین تامین انرژی، برای موقعیت هایی که به 500 متر می رسند- جایی که باد شدیدتر است – طرحی امیدوار کننده است.

یکی از پرهزینه ترین پروژه های سامانه های نوین تامین انرژی، تأمین انرژی خورشیدی از فضا است. نمونه اولیه شامل بازتابنده های نوری و سلول های فتوولتائیک است که نور خورشید را به انرژی، و مداری که برق را به فرکانس رادیویی تبدیل می کند. سپس، یک آنتن مرکزی و واحد، انرژی را به زمین منتقل می کند.

در آینده، این منبع انرژی نوآورانه و ابتکاری می تواند با استفاده از تابش مداوم نور خورشید از فضا، تقاضای انرژی جمعیت در حال رشد را بدون محدودیت برآورده سازد. این هم یکی از سامانه های نوین تامین انرژی در جهان محسوب می شود.

ذخیره انرژی های سبز

باتری، منبع ذخیره کارآمد انرژی برای استفاده گسترده تر از منابع جایگزین است. سلول های فتوولتائیک خورشیدی به تابش مستقیم خورشید بستگی دارند؛ به این معنی که مقدار قابل توجهی انرژی به دلیل کمبود باتری های ذخیره سازی خورشیدی بدون استفاده است یا هدر می رود.

در آینده، هیدروژن منبع انرژی نو خواهد بود. هیدروژن در آینده باید به عنوان بهترین سامانه های نوین تامین انرژی معرفی شود. در حال حاضر، حجم عظیمی از این عنصر از سوخت های فسیلی تولید می شود. با این حال، انرژی جایگزین مازاد نیز برای تولید گاز هیدروژن استفاده می شود. می توان گاز هیدروژن را به شبکه گاز طبیعی رساند یا با استفاده از سلول های سوختی، دوباره به برق تبدیل نمود. هیدروژن ممکن است به طور گسترده ای در بخش حمل و نقل مورد استفاده قرار گیرد. این در حالی است که ما قادر به ارائه راه حل های کم هزینه برای اجرای گسترده تر چنین منابع انرژی جایگزین هستیم.

هیدروژن دارای بالاترین جرم چگالی در بین سایر سوخت ها است و باعث می شود برای توزیع و ذخیره سازی بهتر باشد. شیمی پایدار این عنصر به این معنی است که می تواند انرژی را بهتر از هر محیط دیگری نگه دارد.

در آینده، ایجاد زیرساخت تأمین و ذخیره سازی، امکان استفاده کارآمدتر از هیدروژن را فراهم می کند. برنامه های آینده برای استفاده از هیدروژن به عنوان سامانه های نوین تامین انرژی، شامل ساخت یک سیستم ذخیره سازی زیرزمینی است که می تواند انرژی باد را از طریق الکترولیز به هیدروژن تبدیل کند.

سامانه های نوین تامین انرژی درجهان و زیرساخت های لازم

زیرساخت های جهان کنونی، فقط برای سوخت های فسیلی سازگار هستند. ساخت یک منبع یا فناوری جدید به عنوان سامانه های نوین تامین انرژی، سال ها به طول می انجامد و منابع زیادی را به خود اختصاص می دهد. به منظور تضمین آینده بدون انتشار بیشتر گازهای گلخانه ای، می توانیم با ایجاد ممنوعیت بیشتر برای پروژه های سوخت فسیلی و اهداف دقیق تر برای انتشار گازهای گلخانه ای، طراحی بهترین سامانه های نوین تامین انرژی را شروع کنیم.

آشنایی با سامانه نوین تامین انرژی سانیوا